西米淀粉的物化性质研究

陈翠兰,张本山

(华南理工大学轻工与食品学院,广东广州 510640)

西米淀粉的物化性质研究

陈翠兰,张本山＊

(华南理工大学轻工与食品学院,广东广州 510640)

研究了西米淀粉的组成、颗粒形貌及糊化、透明度、老化方面的性质,并与木薯和马铃薯进行了比较。结果表明,西米淀粉的蛋白质含量为 0.21%,直链淀粉含量为 28%,颗粒为椭圆形,西米淀粉的起糊温度为 70.3℃,热糊稳定性高,凝沉性比薯类淀粉弱,西米淀粉的透明度为 57.5%,比薯类淀粉易老化。为进一步了解西米淀粉的特性及应用开发提供了一定的理论依据。

西米淀粉,淀粉糊,性质

淀粉是一种典型的均聚多糖,它以颗粒形式广泛存在于植物的果实、块根、块茎、籽粒中,是人类主要的碳水化合物来源。淀粉的用途相当广泛[1],是一种很有价值的工业原材料,目前,工业用淀粉主要来源于谷类农作物如玉米、小麦和薯类农作物如马铃薯、木薯、甘薯,尚达不到预计的需求量,因此有必要开发一种新型的淀粉资源。西米淀粉是从西谷椰子中分离获得,在马来西亚每年约生产 30万 t西米淀粉,是当地居民的主要食物来源,用其粗粉制汤、糕饼、布丁和酱汁增稠剂[2]。尽管西米淀粉在食品工业上已经应用了很长的时间,特别是在东南亚地区,但是国内对它的物理化学性质的研究却很少有报道,本文主要研究了西米的物化性质。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

西米淀粉 马来西亚,水分含量为 11.81%;木薯淀粉 广西武鸣县文育淀粉厂,水分含量为11.30%;马铃薯淀粉 长春黄龙食品工业有限公司产品,水分含量为15.18%;其它药品 天津富宇精细化工有限公司,化学纯。

Olympus Vanox BHS-2型多功能光学显微镜、H IT ACH I立式高速离心机 日本;Viscograph-E型Brabender粘度计 德国;TU-1810紫外分光光度计北京。

1.2 实验方法

1.2.1 化学成分分析 水分含量:采用恒重法,按GB5009.3-85;灰分:采用高温灼烧法,按 GB9695.18 -88;蛋白质含量:采用半微量凯氏定氮法,按GB/T9695.11;脂肪含量:采用索氏抽提法,按GB9695.7-88;粗纤维:采用AOAC法[3]。

1.2.2 直链淀粉和支链淀粉的测定

1.2.2.1 直链淀粉标准溶液的配制与标定 准确取0.1000g标准直链淀粉,加入 1mol/L NaOH 10mL,在沸水浴上加热至完全分散,用 1mol/L HCl调至中性,用蒸馏水定容到 100mL。取此液 2mL,加蒸馏水约50mL,加入 2mL 0.2%I2-KI溶液,蒸馏水定容到100mL,室温放置 20min,在 620nm处比色,记光密度为 a[4]。

1.2.2.2 西米中直链淀粉的测定 准确称取淀粉样品 0.1500g 3份,用无水乙醇润湿,分别加入 1mol/L NaOH 10mL,沸水浴中加热摇动至完全分散,蒸馏水定容至 100mL。吸取此溶液 20mL,用正己烷脱脂。吸取脱脂液 5mL,加蒸馏水约 50mL,用 0.1mol/L HCl调至中性,加入 2mL 0.2%I2-KI溶液,重蒸水定容至100mL,摇匀,室温放置 20min,在 620nm处比色,记光密度为 b。

表 2 不同淀粉粘度曲线特征值

全部直链淀粉 (%)=0.1000/0.1500×b/a×2/5 ×100=b/3a×80

支链淀粉(%)=总淀粉含量(%)-全部直链淀粉(%)

1.2.3 颗粒形貌 加适量淀粉样品于 1∶1(v/v)的甘油与水混合液中,调成淀粉乳,滴于载玻片上,加上盖玻片,置于OlympusVanoxBHS-2型多功能光学显微镜样品台上,观察淀粉颗粒的形貌[5]。

1.2.4 淀粉糊粘度曲线 用德国 Viscograph-E型Brabender粘度计测定粘度曲线。准确称取一定量的样品,在 600mL烧杯中加入适量的蒸馏水,使淀粉乳总重量为 460g,将搅匀后的淀粉乳样品倒入粘度计的测量杯中,开动仪器,以 3℃/min的速率加热到95℃,保温 30min,再以 3℃/min的速率冷却到 50℃,保温 30min,自动获得粘度曲线。

1.2.5 透明度 将 1%(W/V)的淀粉水悬液在 90℃水浴中糊化搅拌 30min,室温冷却 30min后,用紫外分光光度计于 600nm处测淀粉糊的透光率[6]。

1.2.6 老化值 将 2%的淀粉乳于沸水中加热20min,并调糊使浓度维持稳定,冷却至室温后,称取50g淀粉糊,在 2℃冰箱内放置 24h后取出,以3000r/min的转速离心 15min,分离出来的水量作为老化值[4]。

2 结果与分析

2.1 化学成分分析

从表 1可以看出,西米淀粉营养价值高,蛋白质含量远大于薯类淀粉,脂肪含量与根茎类的马铃薯和木薯淀粉差不多。西米直链淀粉含量相对较高,这对西米淀粉的性质和功能有很大的决定作用,理论上相对更易结晶和老化。

表 1 三种淀粉的组成成分(%)

2.2 颗粒形貌

图 1中,A为西米淀粉颗粒的光学显微照片, B为偏光十字形貌照片。在光学显微镜下可观察到西米淀粉颗粒主要为椭圆形,也有少部分颗粒呈球形,有些颗粒呈现不同程度的破碎,这主要与提取工艺有关,有的颗粒可见到较明显的轮纹,形式与树木年轮相似[7]。西米淀粉颗粒的偏光十字非常明显,大多数呈“X”形,少数是“十”字形。

图 1 西米淀粉的光学显微照片和偏光十字照片(400倍)

2.3 淀粉糊粘度曲线

淀粉乳浓度为 6%(W/W),测定三种淀粉糊的粘度变化曲线,如图 2。图 2表明,西米淀粉糊粘度曲线的形状与马铃薯淀粉和木薯淀粉大致相同,西米淀粉糊的粘度比马铃薯和木薯低。淀粉的粘度曲线特征值见表 2。西米淀粉的糊化温度为 70.3℃,加热时粘度上升慢,峰粘度值与其他淀粉相比较低,稳定性较好;由西米淀粉的崩解值可知,其糊的粘度热稳定性高;西米淀粉的回复值比马铃薯和木薯淀粉大,说明西米淀粉的直链淀粉含量高、易老化;50℃粘度值和峰值粘度之差绝对值最小,表明西米淀粉的凝沉性较弱;冷却到 53℃,粘度维持不变,表示西米淀粉糊粘度较稳定 (其中崩解值在数值上等于峰值粘度减去热浆粘度,热浆粘度代表的是 95℃保温30min后的粘度,而最终粘度是分析结束时淀粉糊的粘度,回复值在数值上等于最终粘度减去热浆粘度)。

图 2 西米淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉的粘度曲线

2.4 透明度

透明度是淀粉糊所表现出的重要外在特征之一,它受多种因素的影响,首先淀粉分子的分支特性与淀粉的透明度有关[8];在糊化作用过程中,添加其它物质组分对淀粉糊的透明度产生影响;此外,淀粉糊化后由于老化而产生的胶凝或凝沉作用也会严重影响淀粉糊的透明度。西米淀粉糊的透明度如图 3所示,马铃薯、西米和木薯淀粉的透明度大小依次为:82.2%、57.5%和 51.0%。透明度大的淀粉适宜应用在果冻、饮料等食品加工中,这就为西米淀粉的应用开发提供了可行的理论基础。

图 3 三种淀粉在 600nm处的透明度

2.5 老化值

老化的本质是糊化的淀粉分子又自动有序排列,并由氢键结合成束状结构,使溶解度降低[9]。以一定量的淀粉凝胶收缩脱水后经离心分离出来的水的质量作为淀粉老化作用的指标,结果见图 4。西米淀粉的老化值为 24.42g,木薯淀粉和马铃薯淀粉的老化值分别为 8.10g和 6.07g,可知西米淀粉比木薯淀粉和马铃薯淀粉的老化值明显大得多,因为西米淀粉直链淀粉含量高,加上脂肪含量高,这些对老化都有促进作用。通常易发生老化的淀粉可用于粉丝、粉皮加工,所以西米淀粉易老化的性质可望在此方面有所应用。

图 4 三种淀粉的老化值

3 结论

3.1 西米淀粉的水分含量为 11.81%,粗蛋白质为0.21%,粗脂肪为 0.12%,纤维素为 0.30%,灰分为0.15%,直链淀粉为 28%,直链淀粉含量比马铃薯和木薯的高,理论上更易结晶和老化。

3.2 西米淀粉颗粒呈椭圆形,偏光十字明显,但不是特别有规则,显现“X”形或“十”字形。

3.3 用 Brabender粘度计测得西米淀粉糊化起始温度为 70.3℃,难糊化,但热糊稳定性好;西米淀粉糊的凝胶性弱,淀粉糊的稳定性好。

3.4 西米淀粉的透明度较好,为 57.5%,比马铃薯的大比木薯的小;西米淀粉的老化值为 24.42g,大于马铃薯和木薯淀粉的老化值,而在充足水分下西米淀粉较易老化而出现凝沉现象。

[1]胡国华 .功能性食品胶[M].北京:化学工业出版社,2004.

[2]Fasihuddin B Ahmad,Peter A W illiams,Jean-Louis Doublier,et al.Physico-chemical characterisation of sago starch [J].Carbohydrate polymers,1998,38:361-362.

[3]AOAC Official Methods of Analysis.8th ed.Association of OfficialAnalytical Chemists,Washington DC.

[4]李向红,邓放明,刘展 .菱角淀粉的理化性质研究[J].粮油食品科技,2006,14(1):43-44.

[5]汪丹媚,高群玉,黄立新 .蚕豆淀粉的性质研究[J].食品科技,2004(9).

[6]邓宇 .淀粉化学品及其应用[M].北京∶化学工业出版社, 2000:111-118.

[7]张本山,刘培玲 .几种淀粉颗粒的结构与形貌特征[J].华南理工大学学报,2005,33(6):71-72.

[8]徐明生,吴磊燕,吴少福 .葛根淀粉物理特性研究[J].江西农业大学学报:自然科学版,2002,24(4):485.

[9]刘亚伟,李魁,陈志成 .淀粉生产及其深加工技术[M].北京∶中国轻工业出版社,2001.

Study on physico-chem ical characteristics of sago starch

CHEN Cui-lan,ZHANG Ben-shan＊
(College ofLight Industry and Food Science,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)

The p hys ico-chem ica l cha rac te ris tics of sago s ta rch samp le we re de te rm ined and comp a red to cassava s ta rch and p ota to s ta rch,cove ring chem ica l comp os itions,g ranule m orp hology,p as te viscos ity,c la rity and re trog rada tion.Results showed tha t the p rote in content of the sago s ta rch was0.21%and the am ylose contentwas 28%,w ith g ranule shap e of e llip se.Sago s ta rch had high p as ting temp e ra ture70.3℃and good hot p as te s tab ility. The se tback cap ac ity was weake r than p ota to and cassava.The transp a rency was57.5%.The s ta rch p as te was easy to sed im enta te.The results we re useful for utiliza tion of sago s ta rch.

sago s ta rch;s ta rch p as te;cha rac te ris tics

TS235.4

A

1002-0306(2010)01-0078-03

2009-03-09 ＊通讯联系人

陈翠兰(1984-),女,在读硕士研究生,研究方向:功能碳水化合物化学。

国家科技支撑计划(2006BAD27B04);广东省科技计划项目(2007B080401010)。